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贴片压敏电阻ESD防护选型方法
发布者:深圳市踏歌科技有限公司  发布时间:2017-03-02

  贴片压敏电阻ESD防护选型方法
  1、最大直流工作电压(Vdc):  压敏电阻器的最大直流工作电压必须大于信号线的直流工作电压(Vn),即Vdc≥Vn。  2、电容Cp (Capacitance):  对于高频率传输信号,电容Cp应小些,反之亦然。如在USB3.0、HDMI 接口使用小于1pF压敏电阻。
  3、内阻匹配(Resistance Match):  被保护元器件(线路)内阻R(R ≥ 2Ω)与压敏电阻瞬态内阻Rv关系:R ≥5 Rv;对于内阻较小的被保护元器件,在不影响信号传输速率的情况下,尽量采用大电容压敏电阻。
  4、放置位置(Layout): 接近ESD源,即离接口部位越近越好。
  5、接地设计(Ground Design): 良好的接地。
  贴片压敏电阻与TVS管的ESD应用误区(推荐阅读:压敏电阻(MLV/MOV)的防护原理,TVS管和压敏电阻应用
  氧化锌压敏电阻器与TVS管都是ESD防护常用的器件,对提升整机的ESD性能有非常重要的作用。但是氧化锌压敏电阻器与TVS管的导电机理及结构各有差异,因此在具体应用表现也不尽相同。将两者特性进行比较,如表2所示。

片式压敏电阻与TVS管对比

  表2. 片式压敏电阻与TVS管对比

  通过对比表,可以看出贴片压敏电阻优势主要体现在成本低,响应时间快,优良的温度特性以及更强的吸收能量能力,因此压敏电阻更适合较大瞬态能量的部位过压防护,且价格有优势。而TVS存在价格稍高,温度特性从25℃衰减问题,但钳位电压低,响应速度快,使其在需要精细保护的电路的场合更为合适。

  目前,最常见的选型误区,集中体现在响应时间和能量吸收能力两方面,接下来着重对其进行分析阐述,从而使读者更好的认识压敏电阻和TVS管。(推荐阅读:自恢复保险丝型号大全【完整版】
  1、响应时间
  过电压保护元件响应时间是由元件材料及结构决定的,当产品结构中存在寄生电感、电容时,除对保护元件响应时间影响外,还会影响过电压产生瞬间线路的振荡过程。
  目前很多设计人员的意识里存在压敏电阻响应时间比TVS慢的误区,器件的响应时间一般由材料和产品结构决定。
  氧化锌压敏陶瓷导电机理是隧道击穿,所以其材料响应时间就是其隧道电子击穿时间,一般为0.3ns。TVS管导电机理是雪崩击穿,其响应时间就是其雪崩电子击穿时间,一般在0.5~1ns之间。
  片式氧化锌压敏电阻器采用多层独石结构,其寄生电感非常小,对其响应时间影响甚微,有些设计人员谈到的压敏电阻响应时间慢主要指用于AC端防浪涌的插件压敏电阻,因为较长的引线引入寄生的电感导致响应时间较慢(25ns)。而TVS管为了SMT要求,在其两端设计电极引线,也会产生寄生电感,对其响应时间有一定影响。
  2、能量耗散对比以及对应用表现的影响
  当片式TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时,它能以纳秒级时间使其PN结阻抗骤然降低,将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上,从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。由于TVS管内部仅是雪崩PN结结构,在导通时TVS两端呈现导体低阻值特性,从而限制电压较压敏电阻更低,在TVS上支路上的通流更大,该特性适合应用于耐ESD电压特别差或者被保护部位阻抗特别小的部位(如听筒,MIC,音频等)。但TVS无法吸收瞬间脉冲能量,只能将能量单方向传导至线路的公用地线上,有可能对连接到该公共地的其他ESD敏感器件造成二次破坏。
  压敏电阻内部微观结构是无数个PN结和晶粒的串并联结合体,可以吸收和传导能量,当线路中产生任何过电压时,压敏电阻器迅速从兆欧级绝缘电阻变为欧姆级的电阻,将过电压抑制到较低的水平并吸收部分能量,因此压敏电阻的吸收能量的能力比TVS管要强,并且能防止ESD造成的瞬态EMI和二次破坏。

  贴片压敏电阻应用注意事项

  1、发生问题:不读卡

贴片压敏电阻应用注意事项


  2、发生问题:视频端输出不良

贴片压敏电阻应用注意事项

  3、发生问题:压敏电阻短路
贴片压敏电阻应用注意事项
 

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